视觉导航技术在无人直升机着陆中的应用研究

摘要

视觉导航是由计算机视觉发展起来的，是新兴发展起来的导航技术。由于视觉导航具有抗干扰能力强、功耗小、价格低廉等优点，现以成为国内外研究的热点。
　　 本文主要研究着陆中无人直升机相对于着陆图案的位置和姿态参数的测量，主要从以下几个方面进行研究:
　　 1.研究了摄像机的成像模型。根据透视投影理论，采用了单目的针孔成像模型，主要介绍各坐标系的定义和坐标系之间的位置偏移、角度旋转的转换关系。
　　 2.研究了图像的底层处理的方法。着重分析了图像平滑滤波对噪声图像处理的效果以及特征提取的方法。并根据着陆图案设计要求，设计了特征图案，最后在角点特征提取的基础上，对各角点编号。
　　 3.根据透视投影原理分别对着陆图案的角点特征、直线特征的位姿参数测量算法进行了研究。其中角点法是在已知特征图案中四个角点的物理坐标情况下，结合角点的图像坐标估算无人直升机相对于着陆特征图案的位姿。直线法则是根据灭影线、灭影点的原理对无人直升机的相对位姿进行估算。
　　 在实验室环境下，对两种算法进行了验证并分析了两者之间的定位精度误差。实验结果表明，位姿的估计精度符合无人直升机的着陆要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 研究背景与现状

1．2．1 机器视觉

1．2．2 国外发展情况

1．2．3 国内发展情况

1．3 本文的主要工作及章节安排

2 摄像机投影模型

2．1 坐标变换

2．2 成像变换

2．3 针孔成像模型

3 图像预处理

3．1 直方图均衡化

3．2 阈值分割

3．3 常用的图像滤波

3．4 特征提取

3．4．1 边缘检测

3．4．2 角点与直线提取

4 无人直升机位姿参数测量

4．1 着陆图标设定

4．2 特征提取和标记

4．2．1 特征提取

4．2．2 特征点标记

4．3 位姿参数计算

4．3．1 基于角点特征的位姿测量

4．3．2 基于特征直线的位姿测量

5 实验数据及结论

5．1 仿真实验

5．2 实验结果分析

5．2．1 准确性验证

5．2．2 两种算法比较

结论与展望

致谢

参考文献